(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端子を有する第１部品と、前記第１の端子に電気的に接続される第２の端子を有しかつ前記第１部品に対して相対回転可能な第２部品とを備えた回転型集電装置であって、
前記第１部品と前記第２部品との間に、当該第１，第２部品と同軸心状に直列に配置された複数の中間部品を備え、
前記第１部品とこれに隣接する前記中間部品、前記中間部品とこれに隣接する第２部品、及び、互いに隣接する前記中間部品同士が、それぞれ相対回転可能に連結され、
さらに、前記第１部品と前記中間部品とをそれぞれ回転駆動する複数の駆動手段と、前記第１部品及び前記中間部品の回転速度を、前記第１部品側から前記第２ 部品側へ向かう方向に順次低下させるように前記各駆動手段を制御する制御部と、を備えていることを特徴とする回転型集電装置。
【請求項２】
第１の端子を有する第１部品と、前記第１の端子に電気的に接続される第２の端子を有しかつ前記第１部品に対して相対回転可能に連結された第２部品とを有する複数の集電部材を備え、
前記第１部品と前記第２部品とが交互に配置されるように複数の集電部材を同軸心状に直列に配置するとともに、互いに隣接する一の集電部材の前記第２部品と 他の集電部材の前記第１部品とを一体回転可能に結合して結合部品を形成し、かつ当該結合部品における前記第２部品の第２の端子と前記第１部品の第１の端子 とを導電部材によって接続し、
さらに、複数の集電部材の直列方向一端に位置する前記第１部品と前記結合部品とをそれぞれ回転駆動する複数の駆動手段と、前記第１部品及び前記結合部品の 回転速度を、前記直列方向一端の前記第１部品側から直列方向他端の前記第２部品側へ向かう方向に順次低下させるように前記各駆動手段を制御する制御部と、 を備えていることを特徴とする回転型集電装置。
【請求項３】
保持器を有する転がり軸受を回転させる回転装置と、
請求項１または２に記載の回転型集電装置と、
前記保持器に取り付けられて当該保持器の状態を検出するとともに前記回転型集電装置における直列方向一端に配置された前記第１部品の第１の端子と電気配線で接続される状態検出センサと、
前記回転型集電装置の直列方向他端に配置された前記第２部品の第２の端子と電気配線で接続され、前記状態検出センサの検出信号を受信する受信部と、を備えていることを特徴とする転がり軸受用保持器の状態検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転型集電装置及びこれを備えた転がり軸受用保持器の状態検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に転がり軸受は、内輪と、この内輪の径方向外方に同軸心状に配置される外輪と、内輪と外輪との間に転動可能に配置される複数の転動体と、複数の転動体の周方向の間隔を保持する保持器とを備えている。そして、複数の転動体は、内輪と外輪との相対回転に伴って周方向に公転し、この転動体の公転により保持器も周方向に回転する。
【０００３】
保持器には、転動体との接触によって応力が発生するが、この応力の発生状況を把握することは、転がり軸受の運転状態を評価する上で非常に重要である。そのため、従来、保持器に生じる歪みを歪ゲージによって検出し、この検出された歪みから保持器に生じる応力を求めることが行われている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１の技術では、保持器に対して歪ゲージが貼着され、この歪ゲージの検出信号は、増幅された後に歪計に伝送される。そして、保持器とともに回転する歪ゲージと、静止状態の歪計とを接続する電気配線の途中にはスリップリングが設けられている。
【０００４】
スリップリングは、入力端子を有する回転体と、出力端子を有する静止体とからなり、入力端子と出力端子はスリップリングの内部で電気的に接続されている。そして、歪センサと回転体の入力端子とが電気配線で接続され、静止体の出力端子と歪計とが電気配線で接続され、回転体が保持器の回転に同期して回転駆動される。これにより、保持器とともに歪ゲージが回転しても電気配線が断線することなく、歪ゲージの検出信号を歪計に適切に伝送することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２３９１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、スリップリングには回転体と静止体との間の許容（相対）回転速度が定められているため、この許容回転速度を超えるような高速回転域では保持器の歪みを検出することができないという欠点がある。また、スリップリングを許容回転速度に近い高回転速度で常用すると、早期に寿命に達してしまうという欠点もある。
【０００７】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、保持器の高速回転にも対応することが可能な回転型集電装置及びこれを備えた転がり軸受用保持器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の観点に係る回転型集電装置は、
第１の端子を有する第１部品と、前記第１の端子に電気的に接続される第２の端子を有しかつ前記第１部品に対して相対回転可能な第２部品とを備えた回転型集電装置であって、
前記第１部品と前記第２部品との間に、当該第１，第２部品と同軸心状に直列に配置された複数の中間部品を備え、
前記第１部品とこれに隣接する前記中間部品、前記中間部品とこれに隣接する第２部品、及び互いに隣接する前記中間部品同士が、それぞれ相対回転可能に連結され、
さらに、前記第１部品と前記中間部品とをそれぞれ回転駆動する複数の駆動手段と、前記第１部品及び前記中間部品の回転速度を、前記第１部品側から前記第２部品側へ向かう方向に順次低下させるように前記各駆動手段を制御する制御部と、を備えていることを特徴とする。
【００１１】
上記構成の回転型集電装置は、第１部品を高い回転速度で回転させ、第２部品を静止状態とした場合、第１部品及び中間部品の回転速度を、当該第１部品側から第２部品側に向かう方向に順次低下させることによって、第１部品とこれに隣接する中間部品との相対回転速度、第２部品とこれに隣接する中間部品との相対回転速度、及び互いに隣接する中間部品の相対回転速度をそれぞれ小さくすることができる。そのため、回転型集電装置全体として高い回転速度にも対応することができ、また、各部品間の相対回転速度を抑制して早期に寿命に達するのを防止することも可能となる。
【００１２】
本発明の第２の観点に係る回転型集電装置は、
第１の端子を有する第１部品と、前記第１の端子に電気的に接続される第２の端子を有しかつ前記第１部品に対して相対回転可能に連結された第２部品とを有する複数の集電部材を備え、
前記第１部品と前記第２部品とが交互に配置されるように複数の集電部材を同軸心状に直列に配置するとともに、互いに隣接する一の集電部材の前記第２部品と 他の集電部材の前記第１部品とを一体回転可能に結合して結合部品を形成し、かつ当該結合部品における前記第２部品の第２の端子と前記第１部品の第１の端子 とを導電部材によって接続し、
さらに、複数の集電部材の直列方向一端に位置する前記第１部品と前記結合部品とをそれぞれ回転駆動する複数の駆動手段と、前記第１部品及び前記結合部品の 回転速度を、前記直列方向一端の前記第１部品から直列方向他端の前記第２部品へ向かう方向に順次低下させるように前記各駆動手段を制御する制御部と、を備えていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の回転型集電装置は、直列方向の一端に配置された第１部品を高い回転速度で回転させ、直列方向の他端に配置された第２部品を静止状態とした場合、当該第１部品及び互いに隣接する第１，第２部品の結合部品の回転速度を、当該一端の第１部品側から当該他端の第２部品側へ向かう方向に順次低下させることによって、当該一端の第１部品とこれに隣接する結合部品との相対回転速度、当該他端の第２部品とこれに隣接する結合部品との相対回転速度、及び互いに隣接する結合部品同士の相対回転速度をそれぞれ小さくすることができる。そのため、回転型集電装置全体として高い回転速度にも対応することができ、また、各部品間の相対回転速度を抑制して早期に寿命に達するのを防止することも可能となる。また、第１部品と第２部品とを有する集電部材、例えば、一般的なスリップリングを複数組み合わせて回転型集電装置を構成することができるので、各集電部材として汎用のものを使用して回転型集電装置を安価に製造することができる。
【００１４】
本発明の第３の観点に係る転がり軸受用保持器の状態検出装置は、
保持器を有する転がり軸受を回転させる回転装置と、
上述の回転型集電装置と、
前記保持器の状態を検出するとともに前記回転型集電装置における直列方向一端に配置された前記第１部品の第１の端子と電気配線で接続される状態検出センサと、
前記回転型集電装置の直列方向他端に配置された前記第２部品の第２の端子と電気配線で接続され、前記状態検出センサの検出信号を受信する受信部と、を備えていることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、より高い保持器の回転速度に回転型集電装置が対応することができ、また、回転型集電装置を構成する各部品間の相対回転速度を抑制して早期に寿命に達するのを防止することも可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、回転型集電装置がより高い回転速度に対応することができ、回転型集電装置を構成する各部品間の相対回転速度を抑制して早期に寿命に達するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る転がり軸受用保持器の状態検出装置を示す概略図である。
【図２】回転型集電装置を詳細に示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の転がり軸受用保持器の状態検出装置の実施形態を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る転がり軸受用保持器の状態検出装置を示す概略図である。図２は、図１における回転型集電装置を詳細に示す概略断面図である。
【００１９】
本実施形態の状態検出装置１０には、転がり軸受１８として、内輪１９と、この内輪１９の径方向外方に配置された外輪２０と、内輪１９及び外輪２０の間に転動可能に配置された複数の玉（転動体）２１と、複数の玉２１の周方向の間隔を保持する保持器２２と、を備えた玉軸受が用いられている。
【００２０】
そして、本実施形態の状態検出装置１０は、保持器２２の状態として歪みを検出するものとなっている。したがって、状態検出装置１０は、保持器２２の歪を検出する歪ゲージ等の歪検出センサ１３と、この歪検出センサ１３の検出信号を受信する歪計（受信部）１４とを備えている。そして、歪計１４によって保持器２２に発生する歪量を取得し、この歪量から保持器２２に発生する応力を求めることが可能である。
また、状態検出装置１０は、転がり軸受１８を回転させる回転装置１５と、保持器２２の回転速度（回転数）を検出する回転速度検出器１６とを備えている。
【００２１】
回転装置１５は、転がり軸受１８の外輪２０が装着されるハウジング２４と、内輪１９が嵌合される回転軸２５と、この回転軸２５を回転駆動する第１駆動手段２６とを備えている。第１駆動手段２６は、サーボモータ等の駆動体Ｍ１と、この駆動体Ｍ１の回転動力を回転軸２５に伝達する第１伝達機構２７とを備えている。本実施形態の第１伝達機構２７は、駆動体Ｍ１の出力軸に設けられた第１駆動プーリ２８と回転軸２５に設けられた第１従動プーリ２９と、両プーリに巻き掛けられた第１伝達ベルト３０からなるベルト伝動機構とされている。ただし、第１伝達機構２７は、チェーン伝動機構や歯車伝動機構等の他の伝達機構に置換することも可能である。また、駆動体Ｍ１は、制御部３１によって動作制御される。
【００２２】
回転速度検出器１６は、電磁式や光電式などの公知のものを用いることができ、保持器２２に設けられた凹凸形状や光反射板等の被読み取り部を回転速度検出器１６により読み取ることによって保持器２２の回転速度を検出する。
【００２３】
歪検出センサ１３と歪計１４とを接続する電気配線３３の途中には回転型集電装置１１が設けられている。この回転型集電装置１１は、保持器２２とともに回転する歪検出センサ１３と静止している歪計１４との間の電気配線３３のねじれや、このねじれに伴う断線を防止しつつ、検出信号の伝送を可能にするものである。
【００２４】
具体的に回転型集電装置１１は、歪検出センサ１３と第１電気配線３３ａを介して接続された回転体（第１部品）３６と、歪計１４と第２電気配線３３ｂを介して接続された静止体（第２部品）３７とを備え、回転体３６と静止体３７とは相対回転可能に構成されている。また、回転体３６と静止体３７との間には、複数の中間回転体（中間部品）３８が同一の回転軸心上に直列に設けられている。回転体３６は、第２駆動手段３９によって回転駆動され、複数の中間回転体３８は、それぞれ第３駆動手段４０及び第４駆動手段４１によって回転駆動される。
【００２５】
より具体的な回転型集電装置１１の構成について、図２を参照して説明する。
本実施形態の回転型集電装置１１は、ケーシング４３と、このケーシング４３に支持された複数のスリップリング（集電部材）４４とから構成されている。本実施形態の回転型集電装置１１は、３個のスリップリング４４を備えている。
【００２６】
各スリップリング４４は、互いに相対回転可能に連結された回転体３６と静止体３７とを備えている。各スリップリング４４において、回転体３６には、入力端子（第１の端子）４６が設けられ、静止体３７には出力端子（第２の端子）４７が設けられ、入力端子４６と出力端子４７とは、回転体３６と静止体３７との内部において電気的に接続されている。例えば、回転体３６には入力端子４６に接続された集電環が設けられ、静止体３７には、出力端子４７に接続されたブラシが設けられており、集電環に対してブラシが摺接することによって入力端子４６と出力端子４７とが電気的に接続されている。
【００２７】
複数のスリップリング４４は同軸心状に直列に配置され、一のスリップリング４４の静止体３７と、他のスリップリング４４の回転体３６とが互いに隣接している。この互いに隣接する静止体３７と回転体３６とは、結合部材４９によって一体回転可能に結合されている。そして、静止体３７、回転体３６、及び結合部材４９からなる結合体（結合部品）が、前述の中間回転体３８を構成している。また、１つの中間回転体３８を構成する静止体３７の出力端子４７と、回転体３６の入力端子４６とは、リード線等からなる導電部材５０によって接続されている。また、中間回転体３８は、軸受部材５１を介してケーシング４３に回転自在に支持されている。直列方向の右端部に配置されたスリップリング４４の静止体３７は、ケーシング４３に固定されている。
【００２８】
なお、本実施形態では、３個のスリップリング４４を、それぞれ左側から第１〜第３のスリップリング４４ａ〜４４ｃと呼称する場合がある。また、第１〜第３スリップリング４４ａ〜４４ｃの回転体３６及び静止体３７を、それぞれ第１〜第３回転体３６ａ〜３６ｃ、第１〜第３静止体３７ａ〜３７ｃと呼称し、２個の中間回転体３８を、左側から第１の中間回転体３８ａ、第２の中間回転体３８ｂと呼称する場合がある。
【００２９】
複数のスリップリング４４のうち、直列方向の一端（図２の左端）に配置された第１のスリップリング４４ａの第１回転体３６ａの入力端子４６には、第１電気配線３３ａを介して歪検出センサ１３が接続され、直列方向の他端（図２の右端）に配置された第３のスリップリング４４ｃの第３静止体３７ｃの出力端子４７には、第２電気配線３３ｂを介して歪計１４（図１参照）が接続される。
また、第２駆動手段３９は、第１のスリップリング４４ａの第１回転体３６ａに直接的に又は他の部材を介して間接的に接続されたサーボモータ等からなる駆動体Ｍ２を備えている。
【００３０】
第１，第２中間回転体３８ａ，３８ｂを回転駆動する第３，第４駆動手段４０，４１は、図１に示すように、それぞれサーボモータからなる駆動体Ｍ３，Ｍ４と、この駆動体Ｍ３，Ｍ４の回転動力を第１，第２中間回転体３８ａ，３８ｂに伝達する第３，第４伝達機構５５，５６とを備えている。本実施形態の第３，第４伝達機構５５，５６は、それぞれ駆動体Ｍ３，Ｍ４の出力軸に設けられた第３，第４駆動プーリ５７，５８と中間回転体３８ａ，３８ｂに設けられた第３，第４従動プーリ５９，６０と、両プーリに巻き掛けられた第３，第４伝動ベルト６１，６２からなるベルト伝動機構とされている。ただし、この第３，第４伝達機構５５，５６は、チェーン伝動機構や歯車伝動機構等の他の伝達機構に置換することも可能である。
【００３１】
図１に示されるように、保持器２２の回転速度を検出する回転速度検出器１６の出力信号は制御部３１に入力され、制御部３１は、この保持器２２の回転速度に基づいて第２〜第４駆動体Ｍ２〜Ｍ４の動作制御を行う。
具体的に、制御部３１は、図２に示されるように、回転型集電装置１１の第１のスリップリング４４ａの第１回転体３６ａを、保持器２２と同一の回転速度で回転させるように第２駆動体Ｍ２を動作制御する。これにより、歪検出センサ１３と第１回転体３６ａの入力端子４６とを接続する第１電気配線３３ａがねじれてしまうのを防止することができる。
【００３２】
制御部３１（図１参照）は、第１中間回転体３８ａを保持器２２及び第１回転体３６ａよりも低速で回転させるように第３駆動体Ｍ３を動作制御する。例えば、保持器２２及び第１回転体３６ａの回転速度が６０００ｍｉｎ−１である場合、第１中間回転体３８ａを例えば４０００ｍｉｎ−１で回転させる。この場合、第１のスリップリング４４ａにおける第１回転体３６ａと第１静止体３７ａとの相対回転速度は、６０００ｍｉｎ−１−４０００ｍｉｎ−１＝２０００ｍｉｎ−１となる。
また、制御部３１は、第２中間回転体３８ｂを第１中間回転体３８ａよりも低速（例えば、２０００ｍｉｎ−１）で回転させるように第４駆動体を動作制御する。この場合、第２のスリップリング４４ｂにおける第２回転体３６ｂと第２静止体３７ｂとの相対回転速度は、４０００ｍｉｎ−１−２０００ｍｉｎ−１＝２０００ｍｉｎ−１となる。また、第３のスリップリング４４ｃにおける第３回転体３６ｃと第３静止体３７ｃとの相対回転速度は２０００ｍｉｎ−１となる。
【００３３】
以上の例の場合、保持器２２の回転速度は６０００ｍｉｎ−１であるが、各スリップリング４４における回転体３６と静止体３７との相対回転速度はいずれも２０００ｍｉｎ−１となる。そのため、各スリップリング４４の許容回転速度として２０００ｍｉｎ−１のものを使用すれば、最大で６０００ｍｉｎ−１の保持器２２の回転速度まで対応することが可能となる。すなわち、各スリップリング４４の許容回転速度が低くても、より高い保持器２２の回転速度に対応することができる。
【００３４】
また、１つのスリップリング４４を単独で使用する場合に比べて、各スリップリング４４の回転速度を低く抑えることができるので、早期に寿命に達するのを防止することができるとともに、高速回転に起因するノイズの発生も抑制することができる。
【００３５】
また、上記実施形態の回転型集電装置１１は、複数のスリップリング４４を直列に配置することによって構成されているので、個々のスリップリング４４として汎用のものを使用することができる。したがって、回転型集電装置１１を安価に製造することができる。
【００３６】
なお、上記の例においては、第１のスリップリング４４ａの第１回転体３６ａの回転速度、第１の中間回転体３８ａの回転速度、及び第２の中間回転体３８ｂの回転速度は一定の比率で段階的に低下しているが、任意の比率で低下させてもよい。
【００３７】
本発明は、上記実施の形態に限定されることなく特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において適宜変更できるものである。
例えば、上記実施形態の回転型集電装置１１は、３個のスリップリング（集電部材）を使用しているが、２個又は４個以上のスリップリングを使用していてもよい。また、許容回転速度の異なるスリップリングを組み合わせてもよい。また、集電部材として、スリップリングに代えてロータリコネクタを使用してもよい。
【００３８】
中間回転体は、一のスリップリングの静止体とこれに隣接する他のスリップリングの回転体とを結合することによって構成されていたが、単体の部品によって構成されていてもよい。また、回転体と静止体との間の中間回転体の数は、複数とするに限らず１つだけであってもよい。
【００３９】
本発明の状態検出装置は、保持器の歪みに限らず、温度等のその他の状態を検出するものであってもよく、その検出対象によって本発明が限定されることはない。
【符号の説明】
【００４０】
１０：状態検出装置、１１：回転型集電装置、１３：歪検出センサ（状態検出センサ）、１４：歪計（受信部）、１５：回転装置、１８：転がり軸受、２２：保持器、２６：第１駆動手段、３１：制御部、３６：回転体（第１部品）、３７：静止体（第２部品）、３８：中間回転体（中間部品）、３９：第２駆動手段、４０：第３駆動手段、４１：第４駆動手段、４４：スリップリング（集電部材）、４６：入力端子（第１の端子）、４７：出力端子（第２の端子）、４９：結合部材、５０：導電部材
【図１】
0005668415.tif 000002
【図２】
0005668415.tif 000003